0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

基于Nanodcal石墨烯和其它1D/2D材料的结构

鸿之微 来源:鸿之微 作者:鸿之微 2022-10-14 17:10 次阅读

Nanodcal是一款基于非平衡态格林函数-密度泛函理论(NEGF - DFT)的第一性原理计算软件,主要用于模拟器件材料中的非线性、非平衡的量子输运过程,是目前国内拥有自主知识产权的基于第一性原理的输运软件。可预测材料的电流 - 电压特性、电子透射几率等众多输运性质。

迄今为止,Nanodcal 已成功应用于1维、2维、3维材料物性、分子电子器件、自旋电子器件、光电流器件、半导体电子器件设计等重要研究课题中,并将逐步推广到更广阔的电子输运性质研究的领域。

本期将给大家介绍Nanodcal石墨烯和其它1D/2D材料 4.1.1-4.1.2.3的内容。

4. 石墨烯和其它1D/2D材料

4.1. 完美石墨烯和二硫化钼片层的透射谱

4.1.1. 简介

在Nanodcal中,可以利用一种简单方法来计算一个完美周期性体系的透射谱。这种方法并不需要像处理非完美体系时设置很具体的器件构型,如电极,电极延伸区和散射区等。在这个例子中,你将看到怎样计算一个完美的周期性二维片层的透射谱。第一个计算实例是我们熟知的石墨烯;第二个实例是单层MoS2,相比石墨烯来说晶胞结构相对复杂。

对于一个完美的周期结构,其透射谱原则上是其电子能带结构每个能级上所有模式的累加求和。在一维体系中,你可以手动求和;但对于二维体系,我们必须在求解其电子结构时考虑如何对布里渊区进行合理的分割。

需要说明的是:在Device Studio中,计算透射谱和计算能带结构的方法是一样的。因此,在使用时都将遵循相同的规则:晶胞必须是类电极结构的,即晶胞的A和B矢量必须同时垂直于C(C平行于Z方向);请记住,在C方向上你不需要重复晶胞;你可以利用尽可能小的晶胞。

4.1.2. 石墨烯

4.1.2.1. Device Studio构建几何结构

现在,我们开始计算石墨烯。你的第一个任务是将六方的晶胞转变为正交的晶胞。

(1)打开Device Studio,新建目录graphene。

(2)从数据库中导入graphene,坐标文件graphene.hzw如下:

46a117ac-4ad9-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

(3)建立nanodcal自洽计算所需的输入文件,如下:

Simulator→Nanodcal→SCF Calculation→Generate file。设置参数,将温度改为100 K,K点改成1 9 15,然后点击Generate file。

其他参数默认。产生自洽计算的输入文件scf.input,右击打开open with,可查看,如下。

46dbda36-4ad9-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

(4)建立nanodcal计算能带的输入文件,如下:

Simulator→Nanodcal→Analysis→BandStructure→->→Generate file。参数默认,产生能带计算的输入文件BandStructure.input,同样,右击打开open with,可查看,如下:

471d66fe-4ad9-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

4.1.2.2. 自洽计算及能带计算

计算时可以选择本机(小体系),也可以选择nanodcal服务器(大体系)。本例以graphene、MoSe2分别选择本机和服务器计算,操作如下:

1 本机计算:

(1)在Job Manager所示界面中点击设置按钮,弹出MachineOptions界面,在该界面中点击MyComputer→Select。

474e6240-4ad9-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

图 4-1:MachineOptions界面

(2)自洽计算:选中scf.input右击run。

(3)能带计算:选中BandStructure.input右击run。

2 Nanodcal服务器计算:

(1)连接服务器:在Job Manager所示界面中点击设置按钮,弹出MachineOptions界面,在该界面选择中点击New按钮,弹出MachineSet界面,在该界面中填写Computer Name、HostIp、port、Username、Password等一系列信息,点击OK按钮则在MachineOptions界面中添加了装有Nanodcal的服务器。

478b2f04-4ad9-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

图 4-2:连接服务器操作界面

(2)自洽计算:在选择nanodcal服务器后,选中scf.input右击run后会出现以下界面:

47a82780-4ad9-11ed-a3b6-dac502259ad0.png图 4-3:Run界面

根据计算需要设置参数后点击save按钮保存相应的pbs脚本,然后点击run进行计算。等待计算完毕后下载NanodcalObject.mat文件

(3)能带计算:与第2步一样选中选中BandStructure.input右击run。等待计算完毕后下载CalculatedResults.mat、BandStructure.fig文件。

4.1.2.3. 可视化分析

在Device Studio的Project Explorer区域选中能带计算结果文件BandStructure.fig→右击→Show View,弹出能带可视化分析界面如图4-4、4-5所示。

(1)graphene

47cc6b40-4ad9-11ed-a3b6-dac502259ad0.png

图 4-4:graphene的能带图可视化分析界面

观察能带结构,正如与所选择参数期望一般,你可以看到在费米能级附近有一个完美的能带。高对称K点是非常清晰的,它出现在Γ点和Z点之间(虽然没有字母标示)。在这里我们指出:由于我们使用的是超胞,所以布里渊区是折叠的。

(2)MoS2

47f8ed8c-4ad9-11ed-a3b6-dac502259ad0.png图 4-5:MoS2的能带图可视化分析界面

上图所示的是利用LDA方法计算获得的六方MoS2单层结构的能带结构(目的是避免由于构建正交超胞结构所产生的能带折叠效应)。我们可以清晰的发现,MoS2单层是直接带隙结构,带隙值约为* eV(在K点)

审核编辑:彭静
声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 软件
    +关注

    关注

    69

    文章

    4765

    浏览量

    87147
  • 模拟器件
    +关注

    关注

    2

    文章

    106

    浏览量

    23193
  • 石墨烯
    +关注

    关注

    54

    文章

    1542

    浏览量

    79440
  • 2D材料
    +关注

    关注

    0

    文章

    5

    浏览量

    1608

原文标题:产品教程|Nanodcal石墨烯和其它1D/2D材料(完美石墨烯和二硫化钼片层的透射谱)

文章出处:【微信号:hzwtech,微信公众号:鸿之微】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    性能可媲美石墨2D光电材料如何?

    美国能源部(DoE)所赞助的一个研究团队表示,热门的太阳光电材料钙钛矿(perovskite)若生长在一个原子厚度的混合单层(hybridmonolayers)上,其性能可媲美石墨(graphene)。
    发表于 08-10 10:15 856次阅读

    石墨发热膜应用

    1石墨高导电柔性复合膜图2石墨透明发热膜石墨
    发表于 12-22 17:26

    两个1D数组是如何放入2D数组中

    各位大家好!我想知道两个1D数组是如何放入2D数组中的。我希望最后有一个数组有两列。我已经得到了9.0感谢你的帮助。 以上来自于谷歌翻译 以下为原文Hi everybody!i would
    发表于 03-13 15:59

    石墨的基本特性和制备方法

    1 引言人们常见的石墨是由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的,石墨的层间作用力较弱,很容易互相剥离,形成薄薄的石墨片。当把石墨
    发表于 07-29 06:24

    关于石墨的全面介绍

    碳原子呈六角形网状键合的材料石墨”具有很多出色的电特性、热特性以及机械特性。具体来说,具有在室温下也高达20万cm2/Vs以上的载流子迁移率,以及远远超过铜的对大电流密度的耐性。为
    发表于 07-29 06:27

    是否有一种简单的方法将1d数组转换为2d数组?

    Just Matlab it ...!2002年10月10日星期四,Robert Rais写道:>脑部受阻。是否有一种简单的方法将1d数组转换为> 2d数组。>>>谢谢,>> Bob >>>> --->
    发表于 10-30 08:46

    为何石墨被称为3D打印界的超级材料

    不知道大家是否知晓,石墨被称为3D打印界的超级材料,缘何获此殊荣?一起探讨探讨!石墨是什么?
    发表于 11-30 11:15 944次阅读

    MIT研发出全新3D石墨材料,强度是钢的10倍

    新的石墨材料是通过在高温下压缩石墨薄片(仅有一个原子厚的准2D
    发表于 01-10 09:15 1016次阅读
    MIT研发出全新3<b class='flag-5'>D</b><b class='flag-5'>石墨</b><b class='flag-5'>烯</b><b class='flag-5'>材料</b>,强度是钢的10倍

    荷兰研究人员用3D打印细菌制作类石墨材料

    荷兰代尔夫特理工大学的研究人员正在用3D打印细菌来定制类石墨材料。他们说,被3D打印成精确的线的细菌可以将氧原子从氧化
    发表于 03-23 14:18 881次阅读

    小尺寸DSP上实现2D条形码解码

    分享到:标签:Blackfin 2D条形码解码 条形码一般被用于将关键的字母数字信息转换为数字系统能够扫描和读取的符号信息,而无需每次都要将信息录入数字系统。 1D(一维)条形码只能对数字数据进行
    发表于 10-27 11:28 0次下载

    DSP上的2D条形码解码解析

    、系统安全、超市等场合。使用2D(二维)条形码,数据在水平和垂直方向被编码为2D符号,如下图1所示。 2D符号所能包含的数据量远大于1D符号
    发表于 10-31 15:28 0次下载

    2D材料工业化的需求

    尽管如此,当今技术的现实情况是,2D材料只在实验室中少量配备,以支持学术研究。与其急于发表另一篇关于石墨惊人潜力的研究论文,不如关注如何开发在工业规模上制造高质量
    的头像 发表于 07-13 15:50 927次阅读

    Nanodcal石墨其它1D/2D材料

    迄今为止,Nanodcal 已成功应用于1维、2维、3维材料物性、分子电子器件、自旋电子器件、光电流器件、半导体电子器件设计等重要研究课题中,并将逐步推广到更广阔的电子输运性质研究的领
    的头像 发表于 11-16 16:26 574次阅读

    石墨堆叠的2D系统的外部极限

    度。由此,所谓的扭曲双层石墨的技术应用开始映入眼帘,神秘的热、光学、电子、材料和其他特性正等待开发。 现在,美国和英国的科学家已经开始探索这些堆叠的2D系统的外部极限:如果这些双层的
    的头像 发表于 08-16 10:51 794次阅读

    过硫酸铵溶液蚀刻回收铜上石墨片的合成

    石墨是一种原子级薄层2D碳纳米材料,具有以六方晶格结构排列的sp2键碳原子。
    的头像 发表于 10-24 09:35 549次阅读
    过硫酸铵溶液蚀刻回收铜上<b class='flag-5'>石墨</b><b class='flag-5'>烯</b>片的合成